Investigadores chinos han desvelado recientemente los mecanismos que rigen la formación de depósitos de elementos de tierras raras (ETR), demostrando que la profundidad de emplazamiento (y por tanto, la presión) del magma carbonatítico es un factor clave para la concentración anómala de estos recursos, indispensables en sectores como las nuevas energías y la alta tecnología.
Aunque más de la mitad de las reservas mundiales de ETR se originan en rocas ígneas conocidas como carbonatitas, menos del 10% de estas formaciones contienen depósitos económicamente viables, un enigma que ha desconcertado a la comunidad científica durante mucho tiempo.
El investigador asociado Xue Shuo y el investigador Yang Wubin, del Instituto de Geoquímica de Guangzhou de la Academia China de Ciencias, junto con su equipo, han descubierto que la profundidad a la que se emplaza el magma determina el potencial de mineralización de ETR. Este hallazgo explica la distribución global de los depósitos de ETR asociados a carbonatitas. Por ejemplo, los depósitos chinos de Bayan Obo y Maoniuping se formaron a partir de intrusiones magmáticas a profundidades superiores a 10 km, según Yang.
El informe del equipo del GIG sobre la formación de gigantescos depósitos de ETR en carbonatitas, controlados por cámaras magmáticas profundas, fue publicado recientemente en la prestigiosa revista científica Nature Communications. Mediante experimentos de alta temperatura y presión, el equipo simuló el proceso de enfriamiento y cristalización del magma carbonatítico en la corteza superior y media, a una profundidad aproximada de entre 6 y 20 km.
Los investigadores encontraron que, a partir de una profundidad de alrededor de 10 km (correspondiente a una presión de aproximadamente 0.3 GPa), la evolución del magma sigue dos vías distintas. “Cuando el magma carbonatítico se emplaza a poca profundidad, la apatita cristaliza primero”, explicó Xue. La apatita formada en estas condiciones es rica en silicio y sodio, y su estructura cristalina actúa como una “jaula” especializada que atrapa firmemente los elementos de tierras raras en su interior. Esto conduce a la temprana segregación de los ETR, dificultando su migración y acumulación posterior.
“Mientras tanto, el ambiente de baja presión promueve la liberación de grandes volúmenes de fluidos hidrotermales de baja salinidad del magma”, añadió Xue, explicando que estos fluidos tienen una capacidad limitada para transportar ETR y no pueden concentrar eficazmente los elementos restantes, lo que impide la formación de depósitos minerales económicamente viables en etapas posteriores.
Por el contrario, cuando el magma carbonatítico se emplaza a mayor profundidad, la olivina cristaliza primero, consumiendo una cantidad significativa de silicio del magma. Esto evita que la apatita cristalizada posteriormente forme la estructura en forma de jaula, dificultando la incorporación y el atrapamiento de los elementos de tierras raras.
El ambiente de alta presión, además, permite que el magma disuelva más agua, retrasando la separación de los fluidos hidrotermales y favoreciendo la evolución del sistema hacia un “fusión salina” rica en álcalis y volátiles. Los ETR exhiben una alta solubilidad en estas fusiones salinas, lo que les permite enriquecerse continuamente en el fundido residual. Este proceso conduce a la cristalización de minerales de transición sustanciales, como la huanghoita, sentando una base sólida para la precipitación a gran escala de minerales valiosos de tierras raras como la bastnasita en etapas evolutivas posteriores.
El estudio del GIG es el primero en establecer una cadena causal completa que vincula la presión, la secuencia de cristalización de los minerales, las propiedades del fundido y el enriquecimiento de tierras raras. Yang señaló que este avance profundiza la comprensión de los mecanismos que subyacen al enriquecimiento de los ETR y ofrece nuevas perspectivas para la exploración de depósitos de ETR asociados a carbonatitas.
Según datos del Servicio Geológico de los Estados Unidos, las reservas de ETR de China ascienden a 44 millones de toneladas, lo que representa el 48.4% del total mundial.
Entre las regiones ricas en tierras raras de China, Bayan Obo, ubicada en Baotou, en la región autónoma de Mongolia Interior, tiene una importancia singular. Con sus vastas reservas, que representan aproximadamente el 90% del total nacional y alrededor del 40% del total mundial probado, Bayan Obo se ha ganado con creces el título de “Ciudad Natal de las Tierras Raras”.
“En contraste, muchas carbonatitas emplazadas a poca profundidad, como Alno en Suecia y Ol Doinyo Lengai en Tanzania, aunque puedan contener elementos de tierras raras, a menudo presentan una mineralización dispersa y no concentrada, careciendo de viabilidad económica para la minería”, señaló Yang.
“Desentrañar el origen del depósito de Bayan Obo no solo está impulsado por la curiosidad humana sobre la evolución de la Tierra y las leyes naturales, sino que también sirve como un paso esencial para avanzar en las perspectivas teóricas que pueden guiar la futura exploración de minerales y las prácticas de extracción sostenibles y ecológicas.”
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